Classification du végétal

Organisation du vivant Végétal
I] Les « mousses »
1) Caractéristiques retenues pour la classification historique
Thallophytes (plantes à thalles)
Cormophytes (plantes à cormus) ou archégoniates
Cellule mère donne des spores ou gamètes fertiles « -cystes »
Cellule mère donne des cellules fertiles et stériles « -anges »
Prendre schémas des spores
Les mousses sont de petite taille car elles ne possèdent pas de tissus de soutient (généralement les vaisseaux conducteurs de la
sève), donc ne peuvent pas grandir. Ce sont les plus anciens Chlorophytes terrestres (470 MA pour les plus vieux spores
trouvés, qui correspond à la conquête des espaces terrestres).
Les Bryophytes sont composés de :
• Bryopsida : mousses
• Hepatopsida : hépatiques
• Anthéceropsida : anthécérotées
2) Classification phylogénétique
Le terme mousse devient obsolète, et les Bryophytes deviennent un phylum parmi 3 phylums qui regroupent les mousses :
• Bryophytes
• Anthocérophytes
• Marchantiophytes
Embryophytes : partie de la lignée verte qui comprend les « algues vertes » (Chlorophycées)
Marchantiophytes
Embryophytes
Anthérophytes
Stomatophytes
Bryophytes
Polysporangiophytes
3) Caractéristiques « transversales »
a) Appareil végétatif
•
•
Lames posées sur le sol
Tiges feuillées
b) Appareil racinaire
Pas de racines, mais des rhizoïdes (soit fil de cellules, ou une seule cellule). Il n'y a pas de tissus différenciés dans un rhizoïde.
c) Différenciation cellulaire
α) Les stomates
Cellules particulières superficielle qui ont la capacité d'ouvrir ou fermer un orifice : l'ostiole.
Rôle primordial dans les échanges gazeux.
β) Les tissus conducteurs
On trouve des tissus conducteurs seulement chez les Bryophytes, mais à un stade archaïque. Les parois de ces tissus ne sont
pas lignifiées. Deux types de cellules existent : hydroïdes (conduit l'eau) et leptoïdes (conduit les nutriments). Pour les
Anthocérophytes et Marchantiophytes, il n'y a pas de tissus conducteurs.
γ) Cytologie
Anthocérophytes : 1 plaste par cellule avec pyrénoïdes (rôle dans l'anabolisme photosynthétique, notamment dans l'élongation
des sucres)
Chez les deux autres, il y a plusieurs plastes sans pyrénoïdes.
δ) Cycle de reproduction
Ce sont des cycles digénétiques haplo-diploïdes avec alternance de phase. Ce cycle correspond
à tous les végétaux de la lignée verte que l'on verra. Le gamétophyte ne ressemble pas au
sporophyte, on parle de générations hétéromorphe. Les « mousses » sont dites à gamétophytes
dominants (les mousses telles qu'on les connait sont donc haploïdes).
Ce sont des reproduction Oogames (avec oosphère et anthérozoïde nageur), qui implique donc la présence d'humidité pour
permettre aux anthérozoïdes de rejoindre l'oosphère. Le gamétophyte produit des gamétanges :
Anthéridies
Cellules stériles entourent les fertiles
Archégone
Des cellules stériles entoure une oosphère
Cycles des Bryophytes
–
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Cycle de Bryum (Bryales)
Le sporophytes issus de la fécondation est hétéromorphe par
Suçoir :
rapport aux gamétophytes.
Haustorium
Il émet des spores identiques (isosporie) qui font donner des
protonéma (filaments) qui formeront les gamétophytes
Les gamétophytes émettent anthérozoïdes
Les anthérozoïdes fécondent les archégones
L'œuf se divise par mitose
Développement du sporophyte qui est un adelphoparasite du
gamétophyte.
Tissu Stérile
Tissu fertile :
Sporgangifère
Sphaignes (Sphagnales)
Andréa (Andréales)
Cycle des Marchantiophytes (ci-contre : hépatiques)
C'est une oogamie classique. Après fécondation, l'œuf se divise par
mitose, et le sporophytes (capsules sporangifères) croit jusqu'à
éclater (déhiscence : ouverture spontanée d'organes chez les
végétaux), laissant s'échapper les spores, qui reformeront les
gamétophytes.
Jungermannia
(Jungermanniales)
L'appareil végétatif est prostré (sur le sol) et feuillé, l'archégone est dans le sol, dans une
sorte de poche : le marsupium. Une fois fécondé, l'œuf forme le sporophyte avec déhiscence
classique.
Cycle des Anthocérophytes
Reconnaissables par leurs unique plaste avec pyrénoïdes.
Les gamétophytes sont dans des cryptes à l'intérieur de la
plante. Une fois fécondés, le sporophytes sort (sous forme
de tube) et la déhiscence se fait par fente de ce tube.
3) Conclusion
Toutes les mousses ont un cycle digénétique à gamétophytes dominant et pratiquent l'oogamie. Le sporophyte est toujours
un adelphoparasite du gamétophyte femelle, et les spores générés sont tous identiques (isosporie).
II] Les « fougères », les ptéridophytes
Dans le classification historique seulement. Ce groupe n'existe plus dans la classification phylogénétique.
1) Caractéristique de la classification historique
Elles n'ont pas de fleurs et sont donc des cryptogames. Ce sont des plantes à
cormus : des cormophytes. Elles ont des feuilles, avec un système végétatif
vasculaire qui joue également le rôle de soutient. C'est ce système vasculaire à
parois lignifiées qui est une innovation dans le végétal, et sont arborescente grâce
à cet appareil (ce sont donc des Trachéophytes). Elles tirent donc leur nom de
cryptogames vasculaires de ces caractéristiques.
2) Classification phylogénétique
Ce sont des polysponrangiophytes
Lycophytes
Polysporangiophytes
Sphénophytes
Moniliformes
Euphylophytes
Filicophytes
Spermatophytes
Paratrachéophytes
Ou Rhyniophytes
Polysporangiophytes
Trachéophytes
3) Caractéristiques transversales des fougères
a) Feuilles
Absence de feuille chez les Rhyniophytes (microphyles)
Feuilles archaïques chez Lycophytes
Feuilles normales chez les autres fougères (mégaphyles)
La différence entre microphyles et mégaphyles se situe au niveau des vaisseaux conducteurs de la sève :
Chez les mégaphyles, les stèles sont discontinues au niveau du départ des feuilles.
b) Racines
Pas de racine chez les Rhyniophytes. Toutes le fougères que l'on voit sont des
sporophytes. Tous les sporophytes des autres groupes possèdent des racines.
c)
Croissance et ramification de la tige
Les tiges peuvent être prostrées et souterraines, on parle alors de rhizomes. De cette tiges, plusieurs feuilles
sortent du sol (ou frondes)Les tiges peuvent être ramifiée (dichotome), ou verticillés (notamment pour la prêle
à gauche).
d) L'appareil vasculaire
On appelle stèle l'ensemble des cellules qui constitue l'appareil vasculaire. Les cellules de cet
appareil sont lignifiées (donc rigides et hydrophobes), et ont perdu leur noyau.
Le xylème transporte la sève brute chargée en eau et minéraux dans la plante (vers le haut). Ces
cellules sont très lignifiées, on parle de bois.
Le phloème transporte la sève élaborée, et le flux est descendant.
Moins lignifiées que celles du xylèmes, on parle de liber et ces
cellules sont dites criblées.
On trouve plusieurs types de stèles :
Les protostèles
Les siphonostèles
Presque toutes
Les actinostèles
e) La reproduction
α) Les sporanges
Les fougères ont besoin d'eau pour se reproduire et font la polysporangie. Le cycles sont digénétique à sporophytes dominant.
Chez les eusporangiés, les sporanges se développent à partir d'un groupe de cellule épidermique indifférencié et le tapis
nourricier se fait à partir de cellules sporogènes devenues stériles (tapetum), et le nombre de spores produits par de tels
sporanges est extrêmement élevé (de 15000 à 500 millions)
Chez les leptosporangés, le sporange se développe à partir d'une seule cellule épidermique. Le tapis n'est formé que par le tissu
sporogène, et le nombre de spore est très faible (minimum 4).
β) Les spores
Les fougères font généralement de l'isosporie : tous les spores sont identiques. Certaines fougères font de l'hétérosporie,
différenciés notamment par la taille (microspore et mégaspore). Les spores deviennent élaborés notamment grâce à leur
protection : membrane puis intine puis exine, puis périspore.
γ) Cycles de reproduction
Le gamétophyte est initialement assez développé pour contenir des vaisseaux conducteurs. Dans un premier temps, ce
gamétophyte était dominant. Au cours de l'évolution, le sporophyte est devenu indépendant (notamment grâce à sa résistance
due à la diploïdie, et à la perte de la dépendance parasitaire au gamétophyte) pour devenir au final plus grand et dominant.
En parallèle, les gamétophytes ont régressé par leur taille et ont perdu les vaisseaux conducteur (on parle d'involution) pour
devenir thalle (appareil végétatif très simple) ou minuscule tubercules au ras du sol (on parle de prothalle). Généralement
l'isosporie est associé à l'isoprothallie (thalles identiques et monoïques). On remarque que monoécie des pieds ne rime pas
forcément avec monoécie des fleurs (fleurs peuvent être dioïques sur des pieds monoïques).
En cas d'hétérosporie, on a des plantes dioïques, avec généralement des petits spores donnant des petits thalles mâle, et des
gros spores donnant des gros thalles femelle.
Cycle des Rhyniophytes (plus de représentant depuis 430 GA)
On considère Aglaophyton major. Il y a isosporie et
polysporangie,
mais
hétéroprothallie
(dioécie
des
gamétophytes qui sont dimorphes)
Le gamétophyte femelle (en rouge) porte des archégones
(gamétange) à ses extrémités. Le gamétophyte mâle émet des
anthéridies. Ces deux gamétophytes sont vascularisé (avec
une protostèle).
On remarque une involution, puisque le gamétophyte devient
plus petit que le sporophyte, et occupe une moindre place dans
le cycle de vie. C'est un cycle haplo-diploïde.
Le cycle de Psilotum (Psilophyte)
C'est un cycle digénétique hétéromorphe avec sporophyte
dominant. Il y a isosporie et une actinostèle. Sur la tige, les
sporanges sont organisé en trois petits renflements. Le
gamétophyte est dit tubéreux (comme une tubercule, c'est un
prothalle), vit sous terre, est équipé de rhizoïdes et pratique la
monoécie (les deux gamétanges sont sur le même prothalle). Le
prothalle a toujours une actinostèle, mais celle ci est discontinue et
n'est donc pas fonctionnelle. Il y a toujours oogamie.
Cycle des lycophytes
Trois formes :
Lycopode
Sélaginelle
Isoetes
Cycle de sélaginelle
Il y a hétérosporie dans ce cas : les sporanges mâles (ou
microsporanges) vont donner un gamétophyte très petit de quelque
cellules seulement, et les sporanges femelle (mégasporange) vont
donner un gamétophyte tubéreux (prothalle femelle). C'est toujours
une oogamie. C'est un cycle digénétique haplo-diploïde
hétéromorphe à sporophyte dominant.
Sphénophytes (Equisetales)
Le genre équisétome (prêle) est le dernier représentant des
sphénophytes. Le sporophyte a une ramification verticillée, avec une
tige « articulée ». D'autres pieds ont sur leur zone apicale un épi
sporangifère sorte de boule formée par les sporangiophore (sorte
d'écusson avec les sporange en dessous). Les spores sont striés et ces
stries s'ouvrent (élatères) pour accrocher le spore . Il y a isosporie, mais
hétéroprothallie : femelle en forme de lame avec archégones aux
aisselles des échancrures, qui survient milieu est riche, le mâle est
pareil en plus petit et survient dans un milieu plus pauvre et porte ses
anthéridies aux aisselles des échancrures. C'est une oogamie classique.
Cycle est digénétique haplo-diploïde, hétéromorphe à sporophyte
dominant, avec isosporie mais hétéroprothallie.
Les filicophytes (9500 espèces)
Groupe le plus fréquent. La fougère est une feuille,
et la tige est souterraine (rhizome) avec des racines.
Le dessous d'un lobe foliaire a des sores (amas de
spores protégé par une excroissance foliaire :
l'indusie). Les prothalles sont monoïques. Cycle
digénétique haplo-diploïde, hétéromorphe à
sporophyte dominant, isosporie et prothalle
monoïque.
Quelques autre fougères sont intéressantes dans leur cycles : Hydroptéridales sont hétérosporé et font de l'hétéroprothallie.
L'indusie qui protège les mégaspores va retenir la mégaspore, et le gamétophyte commencera sont développement sur le
sporophyte.
III] Ginkgo (Gynkgophyte)
Une seule espèce connue dans le monde : Ginkgo biloba.
C'est une arbre dioïque : certains portent des microspores
(ou pollen) dans les sporanges mâles (étamines) organisés
en grappe (fleur mâle et d'autre des mégaspores (ovules)
dans des sporanges femelles (ovules ou fleur femelle).
Les étamines (anciennement sporange) émettent du pollen
(anciennement microspore), qui va se diviser dans le vent
en deux puis 3 cellules (anciennement prothalle ou
gamétophyte mâle). Il y a une involution importante du
gamétophyte mâle.
On parle maintenant d'ovule (rien à voir avec les
animaux!). Protégé par un tégument interne et un
tégument externe, une cellule à 2n (anciennement
mégasporange) subit une méiose pour donner 4 cellules
(anciennement mégaspores) à n. Une seule survit pour
former une sorte de tissus : l'endosperme (anciennement
gamétophyte, ou prothalle) à n chromosomes. Deux
archégones apparaissent. Quel que soit le stade précédent,
on parle d'ovule.
Il y a indéhiscence des cellules à n femelle. Le
gamétophyte femelle se développe sur le sporophyte
femelle. Ainsi, ils sont adelphoparasite.
Les pollens entrent par le microphyle et se posent sur le tégument
interne. Le microphyle se ferme, et l'ovule tombe à terre. Le
pollen germe (production du tube pollinique). La partie supérieur
de
l'endosperme
se
liquéfie,
les
spermatozoïdes
(stéphanochontes) largués par le pollen tombent, et nagent
jusqu'à l'archégone (oogamie). Le tégument externe se putréfie
(pour repousser les oiseaux), le tégument interne se durcit pour
protéger l'intérieur. Le développement de l'embryophyte
commence.
Bien que les similitudes soient nombreuses, on ne
parle pas encore de graine car la graine est
caractérisée par une période de latence. Ici, dès que
l'ovule est fécondée, elle pousse pour reformer un
sporophyte : elle n'est pas équipée pour résister à
des variations significatives du milieu. C'est pour
cela que dans l'ancienne classification, on parlait de
préspermaphyte.
C'est une grosse évolution, car enfin, les plantes
sont affranchies du milieu liquide pour leur
reproduction : les spores mâles se déplacent par le
vent, arrivent sur les ovules, et nagent à l'intérieur
de l'ovule, et non plus dans le milieu extérieur.
Dans toutes les cellules de Ginkgo, Coccomyxa
(algue unicellulaire) est un endosymbionte.
Pynophytes
Phanérogame : avec organes de reproduction visible
Angiosperme : Avec graine non nue, et ovule non nues (angiovulés et angiospermés). Ce groupe ne désigne pas un type de
plante. Leur nouveau nom est donc Magnioliophytes.
Gymnosperme : Ovule en contact avec l'air (gymnovulés), mais la graine est non nue : ce sont des angiospermés
Gnetophytes : Encore une petite ouverture (chlamydosperme).
IV] Les Pinophytes (ou Gymnospermes)
600 espèces dans le monde. Un groupe très représenté sur la planète, mais peu dans la biodiversité.
Le pin
Le sporophyte est monoïque, mais les cônes sont
dioïques.
Les grains de pollens (mâles) ont deux petits sac d'air
accroché, lui permettant de voler sur de longues
distances. Après plusieurs mitoses, on obtient des
cellules différenciées (2 prothalliennes, une du socle,
une du tube, et une spermatogène).
Dans le cône femelle, division méiotique d'une
cellule, protégées par des téguments internes et
externes (ovule nue). Une seule cellule se développe
et donne un tissu haploïde (prothalle femelle
indéhiscent) qui va former deux archégones. Le
pollen vient directement sur l'archégone, et développe
le tube pollinique qui va aller toucher l'oosphère :
siphonogamie.
L'embryon se développe en partie sur le sporophyte (donc 3 génération sur le
même sporophyte, la graine tombe et se dissémine.
V] Conclusion
Au fur et à mesure de l'évolution, on a une involution du gamétophytes (chez le ginkgo il ne dépasse pas 3 cellules chez le
mâle, et chez le pin juste le pollen)
Chez les angiospermes, il fait de 8 à 5 cellules (chez les orchidées)
Dans quelques millions d'années, si on suit ce raisonnement, à force de réduire les mitoses après les formation des grains de
pollens, il ne restera plus qu'une cellule. Arrivé à ce stade, on ne pourra plus parler de cycle digénétique. Ainsi, on ne parlera
plus de sporophyte, mais de gamétophyte qui produire directement des gamètes.
Chez les les plantes, après être passés par tous les types de cycles, il en découle que le meilleur cycle est celui qui se rapproche
des animaux, avec des individus diploïdes qui produisent directement des gamètes.